Fisika SMA Kelas X
Aktiflah
Banyak alat transportasi. Seperti sepeda motor, mobil,
pesawat dan kapal laut dileng- kapi dengan alat yang disebut
spedometer.
Diskusikan:
a. Mengapa disebut spedo- meter?
b. Dapatkah gerak alat trans- portasi ditentukan kecepatan
sesaatnya?
2. Kecepatan dan Laju
a. Definisi kecepatan dan laju
Kecepatan berasal dari kata cepat. Seberapa sering- kah kalian mendengar kata cepat? Jawabannya tentu
sangat sering. Tetapi perlu diingat bahwa kecepatan pada bab ini memiliki pengertian lebih khusus. Pada bab gerak
kecepatan berkaitan erat dengan perpindahan. Sebagai contoh seorang siswa berpindah 30 m ke kanan dalam
selang waktu 15 detik, maka siswa itu dapat dikatakan bergerak dengan kecepatan 30 m tiap 15 detik ke kanan
atau 2 m tiap satu detik ke kanan.
Dari contoh di atas dapat diambil definisi tentang kecepatan. Kecepatan adalah perpindahan yang terjadi
tiap satu satuan waktu. Namun perlu diperhatikan bahwa kecepatan benda dapat berubah setiap saat, sehingga
dikenal dua jenis kecepatan yaitu kecepatan rata-rata dan kecepatan sesaat. Jika perpindahan yang terjadi
diambil dalam waktu yang cukup besar maka kecepatan- nya termasuk kecepatan rata-rata. Dari definisi tersebut,
kecepatan rata-rata dapat dirumuskan seperti di bawah.
= ..................................... 3.4
dengan : = kecepatan rata-rata ms ΔS = perpindahan benda m
Δt = selang waktu s Bagaimana dengan kecepatan sesaat? Sudahkah
kalian mengerti? Dari namanya tentu kalian sudah bisa memahami bahwa kecepatan sesaat merupakan ke-
cepatan yang terjadi hanya pada saat itu saja. Secara matematis dapat digunakan persamaan 3.4 tetapi dengan
pendekatan
Δt mendekati 0 Δt → 0. v sesaat = v pada saat t itu saja ........... 3.5
dengan : v = kecepatan sesaat ms Contoh kecepatan sesaat ini dapat dilihat pada
Gambar 3.4. v pada t = 2 s sebesar 10 ms. Kecepatan ini hanya boleh sesaat yaitu t = 2 s saja.
Selain kecepatan, dalam gerak dikenal juga besaran kelajuan. Perbedaan pokok yang perlu diperhatikan dari
kedua besaran ini adalah tentang nilai dan arahnya. Ke- cepatan merupakan besaran vektor sedangkan kelajuan
merupakan besaran skalar. Karena merupakan besaran skalar, maka kelajuan sangat berkaitan dengan jarak
tempuh. Dengan mengacu pada definisi kecepatan dapat diperoleh definisi kelajuan. Kelajuan rata-rata adalah
jarak yang ditempuh tiap satu satuan waktu.Perumusan- nya sebagai berikut.
Gambar 3.4
Kecepatan tiap t s
Kinematika Gerak Lurus
Gambar 3.5
a Gerak siswa di lapangan sepak bola.
b Perpindahan benda dari A ke B ke C.
= ......................................... 3.6
dengan : = kelajuan rata-rata ms S = jarak tempuh m
Δt = selang waktu s Kelajuan juga memiliki nilai sesaat. Setiap gerak
benda akan memiliki kelajuan sesaat yang sama dengan nilai kecepatan sesaatnya. Dalam bahasa Inggris, kelajuan
diartikan sama dengan speed, sehingga alat pengukur kelajuan sesaat disebut speedometer. Berarti speedometer
juga dapat mengukur besar kecepatan sesaat.
CONTOH 3.2
Seorang siswa diminta berlari di lapangan sepak bola. Dari titik pojok lapangan dia berlari ke Timur hingga
sejauh 80 m dalam waktu 25 sekon. Kemudian melan- jutkan ke arah utara hingga sejauh 60 m dalam waktu
15 sekon. Tentukan: a. Jarak yang ditempuh siswa,
b. Perpindahan
siswa, c. Kecepatan rata-rata siswa,
d. Kelajuan rata-rata siswa
Penyelesaian
Gerak siswa dapat digambarkan seperti pada Gambar 3.5a. Dari gambar tersebut diketahui :
Δx = 80 m, Δt
1
= 25 s Δy = 60 m, Δt
2
= 15 s Dengan besaran-besaran ini dapat diperoleh:
a. Jarak tempuh siswa: jarak tempuh = panjang lintasan
S =
Δx + Δy = 80 + 60 = 140 m
b. Perpindahan siswa merupakan besaran vektor yaitu
ΔS dan besarnya memenuhi dalil Pythago- ras:
ΔS = =
= = 100 m
dan arahnya:
tg α = = = 0,75
α = 37
o
dari arah timur ke utara c. Kecepatan rata-rata siswa memenuhi:
Δy = 60 m ΔS
Δx = 80 m α
T U
B S
A B
C
a
b A
C B
Fisika SMA Kelas X
Gambar 3.6
Grafik S-t gerak benda
= =
= 2,5 ms searah perpin- dahannya
d. Kelajuan rata-rata siswa memenuhi: =
= = 3,5 ms
Untuk lebih memahami contoh ini dapat kalian coba soal berikut.
Sebuah benda ingin dipindahkan dari titik A ke titik C tetapi melalui lintasan AB kemudian BC seperti pada
gambar 3.5 b. Pada gerak AB membutuhkan waktu 20 sekon dan BC membutuhkan waktu 30 sekon. Jika
satu petak mewakili 1 m maka tentukan: a. perpindahan
benda, b. jarak yang ditempuh benda,
c. kecepatan rata-rata benda,
d. kelajuan rata-rata benda
b. Grafik gerak benda